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高性能的石墨烯復(fù)合聚乙烯醇纖維及其制備方法、應(yīng)用與流程

文檔序號(hào):12646817閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種高性能的石墨烯復(fù)合聚乙烯醇纖維的制備方法,其特征在于,主要包括如下步驟:

(A)將石墨烯類物質(zhì)水溶液進(jìn)行預(yù)處理,得到石墨烯類物質(zhì)分級(jí)水溶液,石墨烯類物質(zhì)的D90指標(biāo)控制在70μm以下;

(B)將PVA水溶液、硼酸與所述石墨烯類物質(zhì)分級(jí)水溶液混合攪拌,得到PVA濃度為10-20wt%的含硼酸的紡絲原液;

(C)將紡絲原液過濾、脫泡、紡絲以及干燥后,即得。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯復(fù)合聚乙烯醇纖維的制備方法,其特征在于,所述步驟(A)中,預(yù)處理的方法包括:將石墨烯類物質(zhì)水溶液超聲分散、2000-3000rpm條件下離心操作后保留底部沉淀,上清液在5000-7000rpm條件下離心操作后分別得到二次底部沉淀與二次上清液;

其中,所述石墨烯類物質(zhì)分級(jí)水溶液包括底部沉淀、二次底部沉淀、二次上清液中的任意一種制備得到,優(yōu)選二次底部沉淀;

優(yōu)選地,所述石墨烯類物質(zhì)分級(jí)水溶液中,石墨烯類物質(zhì)的濃度控制在3wt%以下,更優(yōu)選為2wt%以下。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯復(fù)合聚乙烯醇纖維的制備方法,其特征在于,超聲分散的時(shí)間控制在1-3h;

優(yōu)選地,2000-3000rpm條件下離心操作的時(shí)間控制在20-40min;

優(yōu)選地,5000-7000rpm條件下離心操作的時(shí)間控制在10-30min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的石墨烯復(fù)合聚乙烯醇纖維的制備方法,其特征在于,石墨烯類物質(zhì)的D90指標(biāo)控制在50μm以下,優(yōu)選30μm以下,更優(yōu)選為5-25μm之間;

優(yōu)選的,石墨烯類物質(zhì)包括石墨烯、生物質(zhì)石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物的一種或幾種的混合,其中石墨烯衍生物包括元素?fù)诫s的石墨烯。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯復(fù)合聚乙烯醇纖維的制備方法,其特征在于,所述步驟(B)中,PVA水溶液分多次并逐漸提高濃度的方式進(jìn)行添加,起始濃度控制在2-5wt%之間;

優(yōu)選地,PVA水溶液與所述石墨烯類物質(zhì)分級(jí)水溶液混合后,再添加硼酸;

優(yōu)選地,所述紡絲原液中,PVA的濃度控制在15-16wt%之間;

優(yōu)選地,所述紡絲原液中,硼酸的濃度控制在2-5wt%之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨烯復(fù)合聚乙烯醇纖維的制備方法,其特征在于,所述步驟(B)中,紡絲原液中,分多次添加PVA水溶液時(shí)每次添加后攪拌的時(shí)間控制在1-2h,溫度控制在90-100℃之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯復(fù)合聚乙烯醇纖維的制備方法,其特征在于,所述步驟(B)中,所述PVA水溶液的PVA聚合度控制在1700-2500之間,醇解度控制在88-99%之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯復(fù)合聚乙烯醇纖維的制備方法,其特征在于,所述步驟(B)中,紡絲原液中添加交聯(lián)劑縮醛化處理、還原劑還原處理后再進(jìn)行過濾;

優(yōu)選地,交聯(lián)劑包括乙二醛、戊二醛、甲醛、硼酸以及硼砂中的一種或幾種混合物,所述紡絲原液中交聯(lián)劑的濃度控制在0.0075-0.45wt%之間;

優(yōu)選地,還原劑包括硼氫化鈉、抗壞血酸、水合肼以及氫碘酸中的一種或幾種混合物,所述紡絲原液中還原劑的濃度控制在0.1-3wt%之間。

9.采用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的石墨烯復(fù)合聚乙烯醇纖維的制備方法制備得到的石墨烯復(fù)合聚乙烯醇纖維;

優(yōu)選地,所述石墨烯復(fù)合聚乙烯醇纖維中,石墨烯類物質(zhì)的含量在3wt%以下,優(yōu)選2wt%以下,更優(yōu)為0.05wt-1.5wt%之間。

10.權(quán)利要求9所述的石墨烯復(fù)合聚乙烯醇纖維作為增強(qiáng)材料、建筑材料在建筑行業(yè)、運(yùn)輸行業(yè)方面的應(yīng)用。

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